图 1：在天纳克流体系统公司，钢带在生产线上以每分钟 95 米，即每秒 1580 毫米的速度移动。（图片来源：InDeep-solutions）

比利时TI Fluid Systems公司主要生产汽车流体存储、输送和配送系统，其中包括用于制造刹车管道和燃油供应回路管道的钢卷。钢带上的任何穿孔，无论多么微小，都可能引发安全问题。如何快速精准地检测出这些微小空洞，是TI Fluid Systems面临一大难题。

TI Fluid Systems公司曾在生产线中的钢带上方3m处，安装了一套基于传统相机的检测系统。这套系统不但需要复杂的校准，而且经常出现运行故障和误检孔洞的情况。该公司迫切需要一套可靠且高精度的检测系统，以符合汽车行业严格的安全标准。

TI Fluid Systems寻求开发并实施一套能够检测出所有至少 1mm大小潜在孔洞的检测系统，检测工作需要在钢带以95m/min（1580mm/s）的速度移动的过程中完成。

检测是在对原始钢带进行铜或镍电沉积涂层工艺之后进行的。“检测后，钢卷在被送往管道生产线之前会重新卷绕。如果检测到缺陷，系统会在正确的钢带位置做出缺陷标记。”比利时InDeep-solutions 公司首席执行官Arnaud Philippart说道，该公司率先开发了这种新的检测系统。

钢带上的孔洞有不同的成因。在钢卷交付给TI Fluid Systems公司时，可能就已经存在缺陷；或者这些缺陷可能是在修整过程中产生的；也有可能是诸如螺丝或铁屑之类的金属异物撞击生产线而导致了孔洞的出现。

开发新的检测工艺

InDeep-solutions公司专注于工业过程监控和生产质量检测。该公司最初测试了用激光轮廓仪来承担这项检测任务，但激光轮廓仪的频率和分辨率不足以识别孔洞。

随后，InDeep-solutions公司与德国phil-vision 公司合作，以选择最优的相机技术。phil-vision公司专注于机器视觉和计算机视觉领域，经销图像处理组件并做系统集成。phil-vision推荐了 Teledyne DALSA的接触式单色紧凑型图像传感器 AxCIS（AX-FM-08B12H-00）。这项技术最初是为检测印刷材料和电池而开发的，这种小巧的准远心线扫相机，常用于高精度测量。

图 2：工程师们将紧凑型图像传感器集成到外壳中，并将其放置在生产线上钢带的上方。他们在钢带底部安装了一条带状光源，以最大限度地提高图像对比度。（图片来源：InDeep-solutions）

除了推荐组件外，phil-vision 团队还提供了可行性测试和软件集成服务。

phil-vision团队将 AxCIS 传感器集成到紧凑型外壳中，以将校准的复杂程度降至最低。AxCIS与Teledyne DALSA的 Xtium2 CameraLink HS 图像采集卡搭配使用，实现了较短的工作距离，简化安装过程。该装置无需复杂的布线和复杂的校准或标定。

开发人员将AxCIS的最小采集频率固定为 10kHz，在行进方向上实现了 0.15mm的分辨率，在钢带宽度方向上获得了0.022mm的更高分辨率。这些分辨率对于检测缺陷非常有效。

这些设置使AxCIS能够以每批次4000行的方式采集和测量数据，在持续监测过程中降低了CPU的负载。该系统保持了0.4s的响应时间。软件在图像采集后立即对其进行分析，并在处理过程中并行构建下一幅图像。

“尽管 AxCIS 接触式图像传感器主要设计用于在印刷生产线中捕获清晰的图像，但它具备许多特性，使其功能得以扩展，包括检测小孔洞。”Philippart说，“这些特性包括非常高的分辨率和非常高的采集频率。

”背光源照明让边缘和孔洞清晰可见。接触式图像传感器本身已内置照明功能，不过并非对每个应用都有用。对于TI Fluid Systems的项目，开发人员使用了一种简单的 LED灯带来照明。“光源必须放置在钢带底部，而传感器位于钢带上方。这种配置能够产生显著的对比度。因此，对于这个特定应用来说，内置光源并不适用。” Philippart说道。

定制软件，最大限度减少人为干预

作为该过程的一部分，InDeep-solutions公司创建了定制软件，该软件在一台PC上运行，能够提供高分辨率图像，并以红色方框突出显示缺陷。它可以显示最后检测到的 10 个孔洞，同时将数据存档保存 6 个月。这有助于追溯和质量审核。测试发现，新系统的误报率更低，同时也不会遗漏任何孔洞。

另一个好处是该系统已经过校准。“软件只需在调试期间进行配置。”Philippart说，而且它设计得易于使用。开发人员只需设置AxCIS的属性，如曝光时间和频率，以及通信和处理参数，如阈值和缓冲区大小，然后软件就可以完全自主运行。“它自动启动，加载配置并开始工作。还有一个Windows服务会检查检测软件是否正在运行。”他补充道。

图 3：InDeep-solutions 公司创建了定制软件，用红色方框突出显示缺陷，例如钢带上的微小孔洞。（图片来源：InDeep-solutions）

解决方案通电后，它会自动启动软件。然后检测硬件并开始采集数据。系统开始进行图像缓冲，在处理图像数据之前暂时存储这些数据。接下来进行图像分析，包括边缘检测、宽度测量和孔洞检测。这些结果会传输给可编程逻辑控制器，并且如果检测到缺陷，会记录下图像。

虽然 InDeep-solutions公司创建了该软件，但 phil-vision公司在驱动程序开发、传感器定时、编程和软件集成方面提供了支持，为检测系统的成功实施做出了必不可少的贡献。

最终成果和后续计划

Philippart表示，TI Fluid Systems的检测系统已经在线运行了数月。In-Deep solutions 公司表示，该系统可靠、准确且用户友好，符合最高的行业标准。TI Fluid Systems已经订购了第二个传感器作为备用部件，“这证明了该系统对他们生产的重要性。”他继续补充道，“AxCIS 传感器的这种重新配置、适用新应用场景的能力，对其他公司同样具有吸引力，未来我们希望能在更多其他应用场景中复制这套系统。”